JP5528038B2 - 形状測定装置 - Google Patents
形状測定装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5528038B2 JP5528038B2 JP2009212734A JP2009212734A JP5528038B2 JP 5528038 B2 JP5528038 B2 JP 5528038B2 JP 2009212734 A JP2009212734 A JP 2009212734A JP 2009212734 A JP2009212734 A JP 2009212734A JP 5528038 B2 JP5528038 B2 JP 5528038B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- probe
- contact point
- measured
- shape
- axis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
- G01B5/004—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points
- G01B5/008—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
Description
特許文献1に記載の三次元測定機(形状測定装置)では、モーションコントローラ(制御装置)は、測定子を被測定物に押し込んだ状態で被測定物の表面に倣って測定子を移動させるための速度ベクトルを生成する自律倣いベクトル生成部を備えている。
自律倣いベクトル生成部では、図4に示すように、被測定物110の中心軸をZ軸とし、Z軸に直交する2軸をX軸、及びY軸とした被測定物110の形状を測定するための座標系を設定している。以下では、Z軸方向、すなわち被測定物110の高さ方向における座標値をZhで一定とする拘束平面S(図4中二点鎖線)内において、被測定物110の表面に倣って測定子100を移動させることによって、Z軸座標値Zhにおける被測定物110の形状を測定する場合について説明する。なお、図4では、測定対象となる点(以下、測定対象点とする)の軌跡LSを二点鎖線で示している。また、図4では、図面を簡略化するため、前述したZ軸座標値Zhの他、後述する数式内で用いられる一部の符号を省略している。
さらに、ベクトルEuは、ベクトルEの単位ベクトルであり、以下の式(5)によって求められる。
さらに、ベクトルHhは、Z軸方向における大きさが1となる被測定物110の表面と平行なベクトルであり、以下の式(7),(8)によって求められる。
具体的に、モーションコントローラは、拘束平面SのZ軸座標値Zhと、測定子100の中心位置CのZ軸座標値Chとの差に基づいて、倣いプローブの高さ方向に係る速度ベクトルVHを生成しているので、図5に示すように、測定子100の中心位置Cを拘束平面S上で移動させることで被測定物120の表面に倣って測定子100を移動させる。ここで、円錐状の被測定物120の表面は、Z軸に対して傾斜しているので、被測定物110の表面と、測定子100との接触点Aの位置は、拘束平面S上には存在しない。したがって、三次元測定機は、接触点Aの軌跡LA(図5中実線)における被測定物120の形状を測定することとなり、測定対象点の軌跡LS(図5中二点鎖線)における被測定物120の形状を測定することができない。
また、図6に示すように、被測定物130の表面がZ軸に対して傾斜していない円柱状の被測定物130を測定する場合であっても、拘束平面SがZ軸に対して傾斜している場合には、三次元測定機は、接触点Aの軌跡LA(図6中実線)における被測定物130の形状を測定することとなり、測定対象点の軌跡LS(図6中二点鎖線)における被測定物130の形状を測定することができない。
すなわち、特許文献1に記載の三次元測定機では、測定対象点に測定子を接触させて被測定物の形状を測定することができない場合があるという問題がある。
したがって、本発明によれば、接触点取得部は、接触点における法線方向を測定子の振れ量に基づいて算出するので、従来の形状測定装置と同様の構成で接触点の位置を取得することができる。
本発明によれば、形状測定装置は、移動機構の移動量と、接触点取得部にて取得される接触点の位置とに基づいて測定値を算出する測定値算出部を備えるので、補正することなく測定値を取得することができ、測定時間を短縮することができる。
〔三次元測定機の概略構成〕
図1は、本発明の一実施形態に係る三次元測定機1を示す全体模式図である。図2は、三次元測定機1の概略構成を示すブロック図である。なお、図1では、上方向を+Z軸方向とし、このZ軸に直交する2軸をそれぞれX軸、及びY軸として説明する。
プローブ21は、測定子211Aを先端側(−Z軸方向側)に有するスタイラス211と、スタイラス211の基端側(+Z軸方向側)を支持する支持機構212とを備える。
この支持機構212は、図2に示すように、スタイラス211の各軸方向の位置を検出するためのX軸プローブセンサ212X、Y軸プローブセンサ212Y、及びZ軸プローブセンサ212Zを備える。なお、各プローブセンサ212X,212Y,212Zは、スタイラス211の各軸方向の移動量に応じたパルス信号を出力する位置センサである。
スライド機構24は、定盤23におけるX軸方向の両端から+Z軸方向に延出し、Y軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられる2つのコラム241と、各コラム241にて支持され、X軸方向に沿って延出するビーム242と、Z軸方向に沿って延出する筒状に形成され、ビーム242上をX軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられるスライダ243と、スライダ243の内部に挿入されるとともに、スライダ243の内部をZ軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられるラム244とを備える。
測定子211Aは、球状とされているので、図3に示すように、被測定物120の表面と、測定子211Aとの接触点Aの位置は、測定子211Aの中心位置Cと、測定子211Aの半径rと、接触点Aにおける法線方向とに基づいて算出することができる。
また、接触点Aにおける法線方向は、測定子211Aを被測定物120に押し込んだ状態としたときの測定子211Aの振れ方向であると考えることができる。そして、測定子211Aの振れ方向は、測定子211Aの振れ量(EX、EY、EZ)に基づいて算出することができる。
なお、測定子211Aと、被測定物120との摩擦によって、接触点Aにおける法線方向は、測定子211Aの振れ方向であると考えることができなくなる場合がある。そこで、本実施形態では、特開昭63−131016に記載の発明を利用することによって、測定子211Aと、被測定物120との摩擦による影響を低減させている。
データ取得部51は、スケールカウンタ341にて計測されたスライド機構24の移動量と、接触点取得部33にて取得された接触点Aの位置とを所定のサンプリング間隔で取得する。
測定値算出部52は、データ取得部51にて取得されたスライド機構24の移動量、及び接触点Aの位置とに基づいて測定値を算出する。
形状解析部53は、測定値算出部52にて算出された測定値に基づいて被測定物Wの表面形状データを算出し、算出された被測定物Wの表面形状データの誤差や歪みなどを求める形状解析を行う。
(1)三次元測定機1は、接触点取得部33にて取得される接触点の位置に基づいて、移動機構22にてプローブ21を移動させるための位置指令値を算出する移動指令部31を備えるので、測定対象点に測定子211Aを確実に接触させて被測定物Wの形状を測定することができる。
(2)接触点取得部33は、接触点Aにおける法線方向を測定子211Aの振れ量に基づいて算出するので、従来の形状測定装置と同様の構成で接触点Aの位置を取得することができる。
(3)三次元測定機1は、移動機構22の移動量と、接触点取得部33にて取得される接触点の位置とに基づいて測定値を算出する測定値算出部52を備えるので、補正することなく測定値を取得することができ、測定時間を短縮することができる。
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、接触点取得部33は、接触点Aにおける法線方向を測定子211Aの振れ量に基づいて算出し、接触点Aの位置を、測定子211Aの中心位置Cと、測定子211Aの半径rと、接触点Aにおける法線方向とに基づいて算出していた。これに対して、例えば、接触点取得部は、センサを用いて接触点における法線方向を検出し、接触点の位置を、測定子の中心位置と、測定子の半径と、接触点における法線方向とに基づいて算出してもよい。また、例えば、接触点取得部は、センサを用いて直接的に接触点の位置を検出してもよい。要するに、接触点取得部は、接触点の位置を取得するように構成されていればよい。
前記実施形態では、測定子211Aは、球状とされていたが、半球状などの他の形状であってもよい。
前記実施形態では、円錐状の被測定物120の形状を測定する場合を例示して説明していたが、被測定物はどのような形状であってもよい。
3…モーションコントローラ(制御装置)
5…ホストコンピュータ(制御装置)
21…プローブ
22…移動機構
31…移動指令部
33…接触点取得部
52…測定値算出部
110…被測定物
211A…測定子
W…被測定物
Claims (4)
- 被測定物に接触する測定子を有し、前記測定子を一定の範囲内で移動可能に構成されるプローブと、前記プローブを移動させる移動機構と、前記移動機構を制御する制御装置とを備え、拘束平面内において前記測定子を前記被測定物に押し込んだ状態で前記被測定物の表面に倣って前記測定子を移動させることによって前記被測定物の形状を測定する形状測定装置であって、
前記制御装置は、
前記被測定物の表面と、前記測定子との接触点の位置を取得する接触点取得部と、
前記接触点が前記拘束平面上に位置するように、前記移動機構にて前記プローブを移動させるための位置指令値を算出する移動指令部とを備えることを特徴とする形状測定装置。 - 請求項1に記載の形状測定装置において、
前記測定子は、球状とされ、
前記接触点取得部は、前記測定子の中心位置と、前記測定子の半径と、前記接触点における法線方向とに基づいて、前記接触点の位置を算出して取得することを特徴とする形状測定装置。 - 請求項2に記載の形状測定装置において、
前記接触点取得部は、前記接触点における法線方向を前記測定子の振れ量に基づいて算出することを特徴とする形状測定装置。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の形状測定装置において、
前記制御装置は、
前記移動機構の移動量と、前記接触点の位置とに基づいて測定値を算出する測定値算出部を備えることを特徴とする形状測定装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009212734A JP5528038B2 (ja) | 2009-09-15 | 2009-09-15 | 形状測定装置 |
US12/878,204 US8478564B2 (en) | 2009-09-15 | 2010-09-09 | Shape measuring apparatus |
DE102010040774.7A DE102010040774B4 (de) | 2009-09-15 | 2010-09-14 | Formmessvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009212734A JP5528038B2 (ja) | 2009-09-15 | 2009-09-15 | 形状測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011064466A JP2011064466A (ja) | 2011-03-31 |
JP5528038B2 true JP5528038B2 (ja) | 2014-06-25 |
Family
ID=43731380
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009212734A Active JP5528038B2 (ja) | 2009-09-15 | 2009-09-15 | 形状測定装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8478564B2 (ja) |
JP (1) | JP5528038B2 (ja) |
DE (1) | DE102010040774B4 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5557620B2 (ja) * | 2010-06-29 | 2014-07-23 | 株式会社ミツトヨ | 形状測定装置 |
JP2012032215A (ja) | 2010-07-29 | 2012-02-16 | Mitsutoyo Corp | 産業機械 |
JP6030339B2 (ja) * | 2012-05-17 | 2016-11-24 | 株式会社ミツトヨ | 形状測定装置 |
JP6153816B2 (ja) | 2013-08-23 | 2017-06-28 | 株式会社ミツトヨ | 形状測定装置及びロータリテーブル座標系の登録方法 |
JP6144157B2 (ja) | 2013-08-26 | 2017-06-07 | 株式会社ミツトヨ | 形状測定装置及びv溝求心測定方法 |
JP6219141B2 (ja) * | 2013-11-27 | 2017-10-25 | 株式会社ミツトヨ | 形状測定装置及び形状測定方法 |
JP6484108B2 (ja) | 2015-05-22 | 2019-03-13 | 株式会社ミツトヨ | 形状測定装置の制御方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07111339B2 (ja) | 1986-11-20 | 1995-11-29 | 株式会社ミツトヨ | 測定方法 |
JP2619636B2 (ja) * | 1987-03-27 | 1997-06-11 | オークマ 株式会社 | デジタイザにおける3次元計測方法 |
JPH03261816A (ja) * | 1990-03-12 | 1991-11-21 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | 座標測定機のスタイラスの倣い制御方法 |
GB2332056B (en) | 1997-12-04 | 2000-08-09 | Taylor Hobson Ltd | Surface measuring apparatus |
JP4782990B2 (ja) * | 2004-05-31 | 2011-09-28 | 株式会社ミツトヨ | 表面倣い測定装置、表面倣い測定方法、表面倣い測定プログラムおよび記録媒体 |
JP5089428B2 (ja) * | 2008-02-21 | 2012-12-05 | 株式会社ミツトヨ | 倣い測定装置 |
-
2009
- 2009-09-15 JP JP2009212734A patent/JP5528038B2/ja active Active
-
2010
- 2010-09-09 US US12/878,204 patent/US8478564B2/en active Active
- 2010-09-14 DE DE102010040774.7A patent/DE102010040774B4/de active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102010040774B4 (de) | 2023-09-14 |
JP2011064466A (ja) | 2011-03-31 |
DE102010040774A1 (de) | 2011-04-21 |
US8478564B2 (en) | 2013-07-02 |
US20110066400A1 (en) | 2011-03-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5528038B2 (ja) | 形状測定装置 | |
JP5192283B2 (ja) | 三次元測定機 | |
JP5410317B2 (ja) | 三次元測定機 | |
JP5297818B2 (ja) | 三次元測定機 | |
US7643963B2 (en) | Apparatus, method and program for measuring surface texture | |
JP6254456B2 (ja) | 三次元測定機及び三次元測定機による補正行列算出方法 | |
JP5612386B2 (ja) | 形状測定装置 | |
JP6113963B2 (ja) | 形状測定方法、及び形状測定装置 | |
EP2664891B1 (en) | Shape measuring apparatus | |
US8516712B2 (en) | Measurement device | |
EP2615409B1 (en) | Measurement coordinate correction method, computer program product and coordinate measuring device | |
CN106802141B (zh) | 形状测量设备的控制方法 | |
JP5371532B2 (ja) | 三次元測定機 | |
US10288402B2 (en) | Industrial machine | |
EP3101380A1 (en) | Method for controlling shape measuring apparatus | |
JP2009288227A (ja) | 三次元測定機 | |
US20190277615A1 (en) | Measurement apparatus | |
JP6564171B2 (ja) | 形状測定装置、及び形状測定方法 | |
JP2016050819A (ja) | 形状測定装置、及び形状測定方法 | |
JP5261234B2 (ja) | 形状測定機、及び形状測定方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120803 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130614 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130618 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130806 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140408 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140415 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5528038 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |